(57)【要約】【課題】  定着ローラへのトナーオフセットを抑える。【解決手段】  非通紙時に通紙時とは逆極性のバイアスを加圧ローラに印加する。【選択図】  図１
2006047556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー像を載せた転写材を加熱加圧された定着ローラと加圧ローラで構成するローラ対で狭持搬送し、トナー像を加熱溶融することで転写材上に定着する定着装置であって、加圧ローラ表面に導電性の離型層を有し、加圧ローラへのバイアス手段として現像剤の帯電と逆極性の電圧を発生するバイアス手段を備える定着装置において、
上記バイアス手段のほかに上記バイアス手段とは、逆極性の電圧を発生するバイアス手段を備えており、非通紙時にこのバイアス手段で加圧ローラにバイアスを印加することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
未定着トナー像を載せた転写材を加熱加圧された定着ローラと加圧ローラで構成するローラ対で狭持搬送し、トナー像を加熱溶融することで転写材上に定着する定着装置であって、
定着ローラは、金属芯金の上に絶縁性の離型層を有しており、その金属芯金へのバイアス手段として現像剤の帯電と同極性の電圧を発生するバイアス手段を備え、また、加圧ローラ表面には導電性の離型層を有する定着装置において、
上記バイアス手段のほかに上記バイアス手段とは、逆極性の電圧を発生するバイアス手段を備えており、非通紙時にこのバイアス手段で定着ローラにバイアスを印加することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
未定着トナー像を載せた転写材を加熱加圧された定着ローラと加圧ローラで構成するローラ対で狭持搬送し、トナー像を加熱溶融することで転写材上に定着する定着装置であって、加圧ローラ表面に導電性の離型層を有し、その導電層にバイアスを印加する定着装置において、
加圧ローラへのバイアス手段として直流のバイアスを発生する電源と交流のバイアスを発生する電源を設けており、定着ニップを転写材が通過している際は、直流のバイアスを印加し、非通紙時に交流のバイアスを印加することを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の定着装置の構成を図10に示す。
【０００３】
図10に示すところの21は従来の定着装置で、1は定着ローラ、2は定着ローラ芯金、3は弾性層、4は定着ローラ表層のPFA、5は加圧ローラ、6は加圧ローラ芯金、7はシリコーンゴム、8はPFA、9はヒータ、10は温度検出手段であるところとのサーミスタ、11は分離爪、12は分離爪を加圧するバネ、Nは定着ニップ、13は紙を定着ニップNに案内する入り口ガイド、14は排紙ガイド、15は給電ブラシ、16は絶縁板、17は給電コード、18はバイアス電源、19は定着外装カバー、20は定着フレームである。
【０００４】
定着ローラ1は、アルミ製のパイプ形状の芯金2上にシリコーンゴム製の弾性層3を設け、表面を絶縁性のPFA樹脂4で被覆したものである。
【０００５】
定着ローラ1は、定着ローラ内に設けたヒータ9により加熱され温調制御される。
【０００６】
定着ローラ1の温度は、サーミスタ10で検出し、ヒータの駆動にフィードバックする。
【０００７】
加圧ローラ5は、鉄製の芯金6上にシリコーンゴム弾性層を設け表層にカーボンを分散した導電性のPFA樹脂の表層離型層8を設けている。
【０００８】
加圧ローラ4の表面硬度は、アスカーC硬度計を押し圧9.8Nで当接させた場合に55〜65°程度である。
【０００９】
加圧ローラ4は、定着ローラ1に加圧圧接される。当接圧は、98Nから980N程度である。
【００１０】
定着ローラの芯金2は、電気的に接地されている。
【００１１】
加圧ローラの表面には、給電ブラシ16が当接している。
【００１２】
給電ブラシは、直径が10ミクロンのステンレス繊維を20本束ねて、その束を5個程度をアルミニウム板金ではさんだものである。
【００１３】
給電ブラシ16は、絶縁部材17により定着フレーム21とは電気的に絶縁している。
【００１４】
給電ブラシ17には、電源コード18が接続しており電源19から電圧供給を行う。
【００１５】
このバイアス構成により定着ローラ1と加圧ローラ4には、電位差を形成する。
【００１６】
この電位差により、紙上のトナーが定着ニップNの前で定着ローラに転移することで発生するオフセットや、定着ローラや、加圧ローラの微少な帯電により紙上のトナーが乱される飛び散りといた画像不良を防止する。
【００１７】
定着器22での紙搬送は、定着入り口ガイド13に沿って未定着画像を載せた紙を定着ローラ1と加圧ローラ5で形成する定着ニップNに導く。
【００１８】
紙上のトナー像は、加熱加圧されて紙に定着する。
【００１９】
紙は、その後分離爪11より分離されて、排紙ガイド14に支持されながら、定着器後方へと搬送されトナー画像の定着を終する。
【特許文献１】特開平５−６１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記従来例では、耐久使用により定着ローラ表面に紙紛やトナーの成分が付着して帯電しやすくなる。
【００２１】
定着ローラが帯電すると、定着ローラ、加圧ローラ間の電位コントラストが小さくなり、画像不良が発生するようになるといった問題があった。
【００２２】
このことを防止する手段として、最初から加圧バイアスを大きくすることが考えられるが、上下の電位コントラストを大きくすると、紙が定着ローラに静電吸着し、分離爪で分離することができずに、紙詰まりを発生してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
１．上記目的を達成するために本出願にかかる第一の発明は、導電離型層を有する加圧ローラにバイアス手段により給電を行う画像形成装置の定着装置において定着ニップを転写材が通過している際に印加するバイアス電源と、そのバイアス電源とは逆極性の電圧を発生する電源を設けており、非通紙時に、通紙時に印加するバイアスとは逆極性のバイアスを加圧ローラに印加することを特徴とする。
【００２４】
上記構成において非通紙時に印加するバイアスは、定着ローラを除電するように作用する。
【００２５】
２．上記目的を達成するために本出願にかかる第二の発明は、絶縁性の離型層を有する定着ローラと導電離型層を有する加圧ローラを備えた定着装置で、加圧ローラの導電離型層は、電気的に接地しており、定着ローラの芯金にバイアス手段により給電を行う画像形成装置の定着装置において定着ニップを転写材が通過している際に印加するバイアス用の電源と、そのバイアス電圧とは逆極性の電圧を発生する電源を設けており、非通紙時に、通紙時に印加する電圧とは逆極性のバイアスを定着ローラ芯金に印加することを特徴とする。
【００２６】
上記構成において非通紙時に印加するバイアスは、定着ローラを除電するように作用する。
【００２７】
３．上記目的を達成するために本出願にかかる第三の発明は、導電離型層を有する加圧ローラにバイアス手段により給電を行う画像形成装置の定着装置において定着ニップを転写材が通過している際に印加するバイアス用の電源と、交流バイアスを発生する電源を設けており、非通紙時に、加圧ローラに交流バイアスを印加することを特徴とする。
【００２８】
上記構成において交流バイアスは、定着ローラを除電するように作用する。
【発明の効果】
【００２９】
１．以上説明したように、本出願に係る第一の発明によれば、非通紙時に通紙時とは逆極性のバイアスを加圧ローラに印加することは、耐久使用で定着ローラが帯電しやすくなった場合にも定着ローラを除電することができ、定着器の使用枚数によらず、オフセット、尾引きといった画像不良の発生を防止できるという効果がある。
【００３０】
２．本出願に係る第二の発明によれば、非通紙時に通紙時とは逆極性のバイアスを定着ローラに印加することは、耐久使用で定着ローラが帯電しやすくなった場合にも定着ローラを除電することができ、定着器の使用枚数によらず、オフセット、尾引きといった画像不良の発生を防止できるという効果がある。
【００３１】
３．本出願に係る第三の発明によれば、非通紙時に交流バイアスを加圧ローラに印加することは、OHTシート等の絶縁性の材料からなる転写材を通紙した際の定着ローラの電位ムラを除電解消し、オフセット、尾引きといった画像不良の発生を防止できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１の実施例）
図1に本発明の第一の実施例を示す。
【００３３】
図１に示すところの1は定着ローラ、2は定着ローラ芯金、3は弾性層、4は離型層である。
【００３４】
5は、加圧ローラ、6は加圧ローラ芯金、7は弾性層、8は離型層兼導電層である。
【００３５】
9はヒータ、10は温度センサー、11は分離爪、12は分離積めバネ、13は定着入り口ガイド、14は排紙ガイド、15加圧給電ブラシ、16は絶縁部材、17は給電用のリード線、19は断熱カバー、20は定着フレーム、21は定着器である。
【００３６】
22はバイアス電源で正極性の電圧を発生する。23はバイアス電源で負極性の電圧を発生する。24はバイアス切替え装置、25は本体制御部、26は転写材であるところの紙である。
【００３７】
定着ローラ1の外径は、50mmである。芯金2はアルミニウム製で厚みが3mmである。弾性層3はJIS硬度30°のシリコーンゴム製で厚みは、250μmである。離型層4はPFA樹脂で厚みが50μmである。定着ローラ1の外径50mm部分の軸方向長さは330mmである。
【００３８】
加圧ローラ5は外径が40mmである。芯金6は鉄製で外径が30mmである。弾性層7はJIS硬度30°のシリコーンゴム製で厚みは、約5mmである。離型層8は電気導電性のPFA樹脂で厚みが50μmである。離型層8の表面抵抗は、104〜108Ωであればよく、本実施例では、106Ωとした。加圧ローラ5の外径40mm部分の軸方向長さは320mmである。
【００３９】
加圧ローラ5は、不図示の加圧手段により定着ローラ1に274Nの力で当接する。
【００４０】
定着ローラ1は回転駆動しており、周速は167mm/secである。加圧ローラ5は定着ローラに従動回転する。
【００４１】
この定着器21で通紙可能な紙24サイズは、幅297mmのA3サイズまでである。
【００４２】
定着ローラ1は内部に設けたヒータ9により加熱される。
【００４３】
定着ローラ1には、温度センサー10が取り付けてあり、温度センサー10の情報を元に画像形成装置に設けた制御装置が定着ローラ1の表面が190℃になるようにヒータ9の駆動を制御する。
【００４４】
分離爪11の先端部分は、幅が2mm、主断面半径が15μmの曲面形状、軸方向は直線形状をしており、定着ローラには、線接触している。また、表面をPFA樹脂でコーティングしている。分離爪11は、分離爪バネ12により1.47Nの力で定着ローラに当接している。
【００４５】
定着ニップを通過した紙は、融けたトナーの粘性や静電気力により定着ローラ1に吸着している。
【００４６】
分離爪は、その紙を定着ローラから剥離する。
【００４７】
定着入り口ガイド13は、未定着画像を載せた紙を定着ニップに導入する。
【００４８】
定着排紙ガイド14は、定着後の紙を支持して搬送を安定させる。
【００４９】
紙26には、不図示の画像形成手段、転写手段によりトナー像が形成されている。
【００５０】
トナー像は、一成分の磁性トナーで形成されており、トナーの帯電極性は、マイナスである。
【００５１】
加圧ローラ5の表層導電離型層8には、軸方向端部で給電ブラシ15が接触しており、電源22、23からバイアス供給可能な構成になっている。
【００５２】
バイアス電源22が発生する電圧は、+1000Vで、バイアス電源23が発生する電圧は、-1200である。
【００５３】
バイアス電源22、23の駆動オン/オフとバイアス切替え装置24の駆動は本体制御部25で行う。
【００５４】
定着ローラ1の芯金2は、電気的に接地している。
【００５５】
次に本実施例の定着装置のバイアス印加シーケンスを図2に沿って説明する。
【００５６】
図2は、定着ニップNへの紙26の通過状況と加圧ローラに印加する電圧の時間的な関係を示すものである。
【００５７】
図2に示すグラフの横軸は時間である。
【００５８】
縦軸の上段は、ニップNでの紙の通過状況を示す。図2では、紙三枚を続けて定着する際のシーケンスを示す。
【００５９】
上から二段目は、定着ローラの回転駆動を示す。
【００６０】
三段目は、正バイアスの印加タイミングを示し、四段目は、負バイアスの印加タイミングを示す。
【００６１】
図2では、定着ローラは、定着可能な温度で待機しているスタンバイ状態からの動作について説明する。
【００６２】
プリント信号とともに、不図示の転写部で未定着トナー像を転写した紙26が定着器に運ばれてくるのにあわせて定着ローラが回転する。
【００６３】
加圧ローラ5は定着器に回転自在に取り付けられており、定着ローラ1圧接されているため従動回転する。
【００６４】
紙26がニップNに入る前回転の段階では、加圧ローラには負のバイアス-1200Vを印加する。
【００６５】
ニップNを紙が通過している際は、正バイアス+1000Vを印加する。
【００６６】
通紙と通紙の間の紙間では、正バイアス、負バイアスともに印加しない。
【００６７】
定着ニップを紙が通過し終えた後回転では、再び負バイアスを印加する。
【００６８】
次に、それぞれのバイアスの効果について説明する。
【００６９】
通紙時に加圧ローラ5に印加する電圧は、定着ローラと加圧ローラの間に1000Vの電位差を生じさせる。
【００７０】
この電位差により、形成された電界により、紙26上の負に帯電したトナーを静電気的に紙に押さえつけて、定着での飛び散り、オフセット、尾引きといった画像不良を防止する。
【００７１】
飛び散りは、紙上のトナーが静電気の作用で広がることにより、にじんだようになる画像不良である。
【００７２】
尾引きは、飛び散りの一種で、紙搬送方向に対して垂直方向の横線が部分的に切れたり、紙搬送方向下流側ににじんだようになる現象である。
【００７３】
オフセットは、定着ニップを通過したトナーが定着ローラに付着して、定着ローラの周回一周後に汚れとして紙面上に付着する現象である。
【００７４】
紙間では、この画像不良防止のためのバイアスは必要ないので印加しない。
【００７５】
前回転、後回転で印加するマイナスのバイアスは、定着ローラ表面の除電を行うために印加する。
【００７６】
定着器で使用する定着ローラは、長期間使用するとPFA 離型層の表面に紙粉が付着したり、微細な傷がついたりして帯電しやすくなる傾向がある。
【００７７】
帯電する極性は、転写部でトナー像転写のために紙に付与される正電荷の影響や、加圧ローラに印加されるプラスのバイアスの影響で正極性である。
【００７８】
通紙枚数と定着ローラの帯電の様子を図3に示す。
【００７９】
図3の横軸は、通紙枚数、縦軸は、定着ローラの表面電位である。
【００８０】
定着ローラの電位は、初期は、ほぼ0Vであるが、通紙とともに上昇し、5万枚程度通紙すると+200V程度になる。
【００８１】
定着ローラがプラスに帯電すると定着ローラ1と加圧ローラ5で形成する電位差が小さくなり、画像不良が発生するようになる。
【００８２】
定着ローラ1と加圧ローラ5の電位差と画像の関係を図4に示す。
【００８３】
オフセットを防止するのに必要な電位差は、700 V以上、尾引きを防止するのに必要な電位差は、900V以上である。
【００８４】
ここで、耐久後にもオフセット、尾引き等の画像不良を防止するための電位差が取れるように、加圧バイアスの電圧値を大きく設定しておくことも考えられる。
【００８５】
しかし、加圧バイアスを大きく設定しておくと、定着ローラが帯電していない初期に、紙が定着ローラ1に強く静電吸着し、紙詰まりを発生してしまうという問題もある。
【００８６】
紙詰まりは、定着ローラに紙が強く静電吸着てしまうため分離爪11ではがすことができなくなり発生する。
【００８７】
定着ローラと加圧ローラの電位差と紙詰まりの関係を図5に示す。
【００８８】
横軸は、定着ローラと加圧ローラの電位差、縦軸は、紙を1000枚通紙したときに紙詰まりが発生した回数である。
【００８９】
定着ローラ、加圧ローラの電位差が1100Vでは、紙詰まりは発生しないが、1200V以上では、紙詰まりが発生する。
【００９０】
画像、および、紙詰まりから、定着ローラと加圧ローラの電位差は、800〜1100V程度が適当である。
【００９１】
次に、本実施例で印加する負バイアスの電圧値について説明する。
【００９２】
図6は、加圧ローラに印加する電圧と定着ローラの帯電電位の関係を示すグラフである。
【００９３】
横軸は、加圧ローラに印加する電圧である。このデータを取る際には、新品の定着ローラを使用し、芯金電位は、0Vとしたこともあり、横軸は、定着ローラ表面と加圧ローラ表面の電位差と考えてもよい。
【００９４】
縦軸は、加圧ローラへのバイアス印加により変化した定着ローラ電位を示す。
【００９５】
このグラフは、定着ローラと加圧ローラの電位差が1000V程度までは、定着ローラは加圧ローラに印加した電圧では、帯電せず、それよりも大きな電圧を印加すると帯電するようになることを示している。
【００９６】
本実施例では定着の前回転、後回転で-1200Vの電圧を印加しているが、この電圧では、-80V程度定着ローラが帯電する。
【００９７】
加圧ローラ5に印加する除電用の負バイアスの効果は、定着ローラがプラスに帯電しているほど定着ローラと加圧ローラの電位差が大きくなるので大きくなる。
【００９８】
このため、帯電した定着ローラを効果的に除電でき画像不良の発生を防止することができる。
【００９９】
定着ローラが帯電していないときには、このマイナスのバイアスによって定着ローラが-1080V程度に帯電するが、分離不良に影響する電位差ではなく問題ない。
【０１００】
なお、本実施例では、前回転、後回転でマイナスのバイアスを印加する例を示したが紙間でもマイナスのバイアスを印加してもよい。
【０１０１】
また、紙間で印加しない場合でも数枚から数十枚印加した際に紙間を延長し、そのときにマイナスのバイアスを印加して定着ローラを除電してもよい。これであれば、数十枚から数百枚の連続したロングジョブでも定着ローラの帯電を防止することができる。
【０１０２】
さらに、装置起動時に定着器を定着動作可能な温度にまで暖めるウォーミングアップの際に定着器を回転駆動することがあるが、このときに加圧ローラにマイナスの電圧を印加してもよい。
【０１０３】
以上のように構成することで、加圧ローラに印加したマイナスの電圧の作用で非通紙時に定着ローラを除電することができ、耐久使用した場合にも定着ローラが帯電したまま通紙することがないので、尾引きやオフセット、飛び散りといった画像不良を防止することができる。
【０１０４】
なお、本実施例では、除電のための電圧をマイナスの電圧としたが、正帯電のトナーを使用し、通紙時にマイナスの電圧を加圧ローラに印加する場合には、除電用のバイアスとしてプラスの電圧を使用するとよい。
【０１０５】
（第2の実施例）
本実施例では、定着ローラにバイアスを印加する定着器で本発明を実施した場合の構成を示す。
【０１０６】
図3に本発明の第二の実施例を示す。
【０１０７】
図3に示すところの27は定着ローラ、28は定着ローラ芯金、29は離型層、30は加圧ローラ、31は加圧ローラ芯金、32は弾性層、33は離型層、34は高圧電源、35は分離爪を加圧するためのバネ、36は定着装置である。
【０１０８】
37はバイアス電源で正のバイアスを発生する。38は負のバイアスを発生する電源である。
【０１０９】
39はバイアス切替え装置、40は本体制御部である。
【０１１０】
定着ローラ27は外径の大きい面長部と軸受けと勘合するジャーナル部があり、面長部は外径40mm、軸方向長さは、330mmである。
【０１１１】
芯金28は厚みが1.5mmのアルミニウム製である。
【０１１２】
表層の離型層33は厚さが20μmのPFA樹脂である。
【０１１３】
加圧ローラ30は、面長部とその両端にローラを支持する軸があり、面長部は、外径30mm、軸方向長さ320mmである。
【０１１４】
芯金31は、ニッケル鍍金を施した鉄製で、外径は、20mmである。
【０１１５】
弾性層32は、JIS硬度30°、電気抵抗105Ωcmのシリコーンゴム製である。
【０１１６】
離型層33は、導電離型層で電気抵抗105ΩcmのPFA樹脂である。
【０１１７】
定着ローラ27の内部にはヒータが設けてあり、定着ローラ27の加熱を行う。定着ローラ27の温度制御は、温度センサー10で表面温度を検出し、本体制御装置でヒータ9の駆動を制御することで行う。
【０１１８】
定着ローラが、190℃になるように温調制御する。
【０１１９】
加圧ローラ30は、不図示の加圧手段で176Nの力で定着ローラ27に当接する。
【０１２０】
定着ローラ27の周速は、150mm/secである。加圧ローラは、定着ローラに従動回転する。
【０１２１】
分離爪11はバネ35で加圧され、0.3Nの力で定着ローラ27に当接する。
【０１２２】
定着ローラ27の離型層29が40μm以下と小さい場合には、分離爪11による磨耗量を小さく抑えるために、当接圧を小さく本実施例のように設定する場合がある。
【０１２３】
定着ローラ芯金28には、高圧電源37、38が切替え装置39を介して接続されている。
【０１２４】
バイアス電源37は-1000Vの電圧を発生する。バイアス電源38は+1200Vの電圧を発生する。
【０１２５】
本体制御部40は、バイアス電源37、38の駆動と、切替え装置39でのバイアスの切り替えを行う。
【０１２６】
加圧ローラ芯金31は、電気的に接地している。
【０１２７】
次に本実施例の定着装置のバイアス印加シーケンスを図8に沿って説明する。
【０１２８】
図8は、定着ニップNへの紙26の通過状況と加圧ローラに印加する電圧の時間的な関係を示すものである。
【０１２９】
図8に示すグラフの横軸は時間である。
【０１３０】
縦軸の上段は、ニップNの紙の通過状況を示す。図8では、紙三枚を続けて定着する際のシーケンスを示す
上から二段目は、定着器の駆動を示す。
【０１３１】
三段目は、正バイアスの印加タイミングを示し、四段目は、負バイアスの印加タイミングを示す。
【０１３２】
図8では、定着ローラは、定着可能な温度で待機しているスタンバイ状態からの動作について説明する。
【０１３３】
プリント信号とともに、不図示の転写部で未定着トナー像を転写した紙26が定着器に運ばれてくるのにあわせて定着ローラが回転する。
【０１３４】
加圧ローラ5は定着器に回転自在に取り付けられており、定着ローラ1圧接されているため従動回転する。
【０１３５】
紙26がニップNに入る前回転の段階では、加圧ローラには正のバイアス+1200Vを印加する。
【０１３６】
ニップNを紙が通過している際は、正バイアス-1000Vを印加する。
【０１３７】
通紙と通紙の間の紙間では、正バイアス、負バイアスともに印加しない。
【０１３８】
定着ニップを紙が通過し終えた後回転では、再び正バイアスを印加する。
【０１３９】
なお、本実施例では、前回転、後回転で正のバイアスを印加する例を示したが紙間でも正のバイアスを印加してもよい。
【０１４０】
また、紙間で印加しない場合でも数枚から数十枚印加した際に紙間を延長し、そのときに正バイアスを印加して定着ローラを除電してもよい。これであれば、数十枚から数百枚のロングジョブでも定着ローラの帯電を防止することができる。
【０１４１】
さらに、装置起動時に定着器を定着動作可能な温度にまで暖めるウォーミングアップの際に定着器を回転駆動することがあるが、このときに加圧ローラに正の電圧を印加してもよい。
【０１４２】
以上のように構成することで、定着ローラに印加した正の電圧の作用で非通紙時に定着ローラを除電することができ、耐久使用した場合にも定着ローラが帯電したまま通紙することがないので、尾引きやオフセット、飛び散りといった画像不良を防止することができる。
【０１４３】
なお、本実施例では、除電のための電圧を正の電圧としたが、正帯電のトナーを使用し、通紙時に正の電圧を定着ローラに印加する場合には、除電用のバイアスとして負の電圧を使用するとよい。
【０１４４】
（第３の実施例）
本実施例では、OHTシートやビニールコートを施した特種な紙に印字を行うことが可能な画像形成装置について説明する。
【０１４５】
図9に本発明の第三の実施例を示す。
【０１４６】
図9の定着装置は、定着ローラの周速が250mm/sで幅297mm長さ210mmのA4サイズの紙やOHTシートを毎分50枚定着可能な定着装置である。
【０１４７】
図9に示すところの50は定着装置、51は定着ローラ、47は定着ローラ芯金、48は弾性層、49は離型層である。
【０１４８】
5は、加圧ローラ、6は加圧ローラ芯金、7は弾性層、8は離型層兼導電層である。
【０１４９】
9はヒータ、10は温度センサー、11は分離爪、12は分離積めバネ、13は定着入り口ガイド、14は排紙ガイド、15加圧給電ブラシ、16は絶縁部材、17は給電用のリード線、18は加圧バイアス用の高圧電源、19は断熱カバー、20は定着フレーム、44は転写材であるところのOHPシートである。
【０１５０】
定着ローラ51の外径は、70mmで周長は220mmである。芯金47はアルミニウム製で厚みが3mmである。弾性層48はJIS硬度30°のシリコーンゴム製で厚みは、250μmである。離型層49はPFA樹脂で厚みが50μmである。定着ローラ51の外径70mm部分の軸方向長さは330mmである。
【０１５１】
加圧ローラ5は外径が40mmである。芯金6は鉄製で外径が30mmである。弾性層7はJIS硬度30°のシリコーンゴム製で厚みは、約5mmである。離型層8は電気導電性のPFA樹脂で厚みが50μmである。離型層8の表面抵抗は、104〜108Ωであればよく、本実施例では、106Ωとした。加圧ローラ5の外径40mm部分の軸方向長さは320mmである。
【０１５２】
加圧ローラ5は、不図示の加圧手段により定着ローラ1に637Nの力で当接する。
【０１５３】
22は加圧ローラ用のバイアス電源で正極性の電圧を発生する。41はローラ用のバイアス電源で交流バイアスを発生する。24はバイアス切替え装置、25は本体制御部である。
【０１５４】
定着装置50において前出と同符号は同部材を示すので説明を省略する。
【０１５５】
OHPシートは、厚さ100μmのPET（ポリエチレンテレフタレート）のシートに表面抵抗を調整するための薬剤を塗布したものであり、その表面抵抗は、1014Ω程度である。
【０１５６】
OHPシートは、透明なシートで、この上にトナー像を形成して、オーバーヘッドプロジェクターで画像をスクリーン等に投影して使用する。
【０１５７】
OHTシート26上に形成するトナー像は、一成分の磁性トナーであり、マイナス極性に帯電している。OHTシートへのトナー像の形成は、不図示のトナー像を形成した像担持体にOHTシートを密着させ、OHTシートの裏面から帯電器や、バイアスローラでプラスのバイアスを印加することで像担持体上のトナー像をOHTシート上に転移させて行う。
【０１５８】
加圧ローラ5の表層導電離型層8には、軸方向端部で給電ブラシ15が接触しており、電源22、41により電圧が印加される。
【０１５９】
バイアス電源22が発生する電圧は、+1000Vである。交流バイアス電源41は、周波数1000Hz、ピーク間電圧2600Vの正弦波形で、、オフセット電圧0Vの交流バイアスを発生する。
【０１６０】
バイアス電源22、41の駆動オン/オフとバイアス切替え装置24の駆動は本体制御部24で行う。
【０１６１】
定着ローラ1の芯金2は、電気的に接地している。
【０１６２】
次に本実施例の定着装置のバイアス印加シーケンスを図11に沿って説明する。
【０１６３】
図11は、定着ニップNへの紙26の通過状況と加圧ローラに印加する電圧の時間的な関係を示すものである。
【０１６４】
図11に示すグラフの横軸は時間である。
【０１６５】
縦軸の上段は、ニップNの紙の通過状況を示す。図2では、紙三枚を続けて定着する際のシーケンスを示す。
【０１６６】
上から二段目は、定着器の回転駆動を示す。
【０１６７】
三段目は、正バイアスの印加タイミングを示し、四段目は、交流バイアスの印加タイミングを示す。
【０１６８】
図2では、定着ローラは、定着可能な温度で待機しているスタンバイ状態からの動作について説明する。
【０１６９】
プリント信号とともに、不図示の転写部で未定着トナー像を転写した紙26が定着器に運ばれてくるのにあわせて定着ローラが回転する。
【０１７０】
加圧ローラ5は定着器に回転自在に取り付けられており、定着ローラ1圧接されているため従動回転する。
【０１７１】
OHTシート44がニップNに入る前回転の段階では、加圧ローラには交流バイアスを印加する。
【０１７２】
ニップNを紙が通過している際は、正バイアス+1000Vを印加する。
【０１７３】
通紙と通紙の間の紙間では、交流バイアスを印加する。
【０１７４】
定着ニップを紙が通過し終えた後回転では、再び負バイアスを印加するが、定着器の回転駆動が終了する前に交流バイアスをオフする。
【０１７５】
次に、それぞれのバイアスの効果について説明する。
【０１７６】
通紙時に加圧ローラ5に印加する電圧は、定着ローラと加圧ローラの間に1000Vの電位差を生じさせる。
【０１７７】
この電位差により、形成された電界により、OHPシート44上の負に帯電しているトナーを静電気的に紙に押さえつけて、定着での飛び散り、オフセット、尾引きといった画像不良を防止する。
【０１７８】
一方、通紙時に加圧ローラにバイアスを印加することにより、OHTシートのような絶縁シートを通紙した場合には、定着ローラがOHTシート上のトナー像に対応して帯電してしまうという問題もある。
【０１７９】
この様子を図12から図15にかけて説明する。
【０１８０】
図13は定着器に入る前の紙と定着ローラの電位を測定する構成を説明する図である。
【０１８１】
同図に示すところの46は搬送ガイドで転写後の転写材を定着器に搬送するためのガイド部材である。
【０１８２】
42は定着ローラ51の表面電位を測定するための電位計の測定部で、43は搬送ガイド46上の紙の電位を測定するための電位計の測定部である。
【０１８３】
電位計には、トレック(株)製のMODEL344を使用し、測定部は、6000B-8SideViewProbeを使用した。
【０１８４】
この測定系で、普通紙を通紙した場合の電位を図14に示す。
【０１８５】
測定は、普通紙とOHTシートに印字を行わなかった（ベタ白画像を形成した）場合とベタ黒画像を形成した場合で行った。
【０１８６】
普通紙の場合、定着前の紙の電位は、画像がない場合（非画像部）も画像がある場合（画像部）も+1000V程度であった。また、加圧ローラに+1000Vの電圧を印加して紙を通紙した場合の定着ローラ電位は、ともに0Vであった。
【０１８７】
一方、OHTシートを通紙した場合の電位を図15に示す。
【０１８８】
搬送ガイド上でのOHTシートの表面電位は、画像がない場合には、+500V、画像がある場合には、-1250Vであった。また、このOHTシートを通紙した後の定着ローラ1の電位は、画像がない場合には、-500V、画像がある場合には、+350Vとなった。
【０１８９】
OHTシートは、絶縁性のPETシートを使用しているため、転写や定着でバイアスを印加したローラ対のニップを通過させると、バイアスを印加したローラの対向となるドラムの表面電位や、OHTシート上のトナーの影響で、このように表面電位が変化する。
【０１９０】
通常の印字では、画像部と非画像部が混在する。この様子を図12で説明する。
【０１９１】
同図に示すところの45はトナー像である。
【０１９２】
図12のように通常画像を載せたOHTシートを通紙すると、画像パターンに応じて定着ローラが帯電してしまうことになる。
【０１９３】
この状態で続けて画像形成を行うと、定着ローラと加圧ローラ電位差が部分的に不適切になり、部分的な画像不良が発生するようになる。
【０１９４】
このように定着ローラ表面に部分的な電位ムラが出来てしまっても、本実施例のように紙間や、前回転、後回転で加圧ローラに交流バイアスを印加することで、定着ローラを均一に除電することが出来る。
【０１９５】
交流バイアスのピーク間電圧は、定着ローラに帯電が始まる1200Vの電圧の2倍の電圧にマージンとして200V追加した電圧とした。
【０１９６】
定着ローラ、加圧ローラが回転しているときに交流バイアスを印加することで、均一な除電を行うことが出来る。その理由は、ニップ下流側で徐々に定着ローラと加圧ローラが離れることで、電界が小さくなり、徐々に電圧を小さくしていったのと同様の効果を得られるからである。
【０１９７】
なお、本実施例では、前回転、後回転、紙間で交流バイアスを印加する例を示した。更に、これ以外にも装置起動時に定着器を定着動作可能な温度にまで暖めるウォーミングアップの際に定着器を回転駆動することがあるが、このときに加圧ローラに交流のバイアスを印加してもよい。
【０１９８】
尚、定着ローラの周長は、本実施例のように転写材の長さよりも長くするのが好ましい。また、紙間では、定着ローラを一周以上回転させると効果的である。
【０１９９】
以上のように非通紙時に加圧ローラに交流のバイアスを印加することで定着ローラを除電することで、OHTシートや、ビニールコーティング等の絶縁性のシート材から構成されている転写材に定着を行う際の定着ローラの電位ムラを効果的に除電解消し、尾引きやオフセット、飛び散りといった画像不良を防止することができる。
【０２００】
なお、本実施例では、加圧ローラにバイアスを印加する例を示したが、定着ローラ芯金にバイアスを印加する場合にも動揺の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明の第一の実施例に係る画像形成装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明の第一の実施例のシーケンスを示す図である。
【図３】耐久による定着ローラの帯電を説明する図である。
【図４】定着ローラと加圧ローラの電位差と画像の関係を説明する図である。
【図５】定着ローラと加圧ローラの電位差と分離詰めジャムの関係を示す図である。
【図６】加圧ローラに印加する電圧と定着ローラの対談電位の関係を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施例に係る画像形成装置の構成を説明する図である。
【図８】本発明の第二の実施例のシーケンスを示す図である。
【図９】本発明の第三の実施例に係る画像形成装置の構成を説明する図である。
【図１０】従来の画像形成装置を示す図である。
【図１１】本発明の第三の実施例のシーケンスを示す図である。
【図１２】OHTシートを定着した際の定着ローラの帯電を説明する図である。
【図１３】定着ローラと紙の電位測定方法を説明する図である。
【図１４】普通紙を通紙した場合の紙と定着ローラの電位を説明する図である。
【図１５】OHTシートを通紙した場合のOHTシートと定着ローラの電位を説明する図である。
【符号の説明】
【０２０２】
１、51  定着ローラ
5  加圧ローラ
18、22、23、37、38  直流電源
41  交流電源
【図１】
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【図２】
2006047556.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006047556.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006047556.tif 000013
【図１２】
2006047556.tif 000014
【図１３】
2006047556.tif 000015
【図１４】
2006047556.tif 000016
【図１５】
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